《探索 | 科学家提出由准粒子驱动的超亮光源》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2023-10-23
  • 一个国际科学家团队正在重新思考辐射物理学的基本原理,目的是创造超亮光源。在《自然光子学》发表的一项新研究中,来自葡萄牙高级技术研究所、罗切斯特大学、加州大学洛杉矶分校和法国应用光学实验室的研究人员提出了使用准粒子创造光源的方法,这种光源与当今最先进的光源一样强大,但体积要小得多。

    准粒子是由许多同步运动的电子形成的。它们可以以任何速度传播,甚至比光速还快,并且能够承受强大的力量,就像黑洞附近的力量一样。

    使用准粒子来制造与当今最先进的光源一样强大的光源

    激光能量学实验室的高级科学家、机械工程系助理教授、光学研究所副教授约翰·帕拉斯特罗说:“准粒子最吸引人的方面是它们能够以控制单个粒子的物理定律所不允许的方式运动,”

    Palastro和他的同事通过在欧洲高性能计算联合计划提供的超级计算机上运行先进的计算机模拟,研究了等离子体中准粒子的独特性质。他们看到了基于准粒子的光源的潜在应用,包括用于扫描病毒的非破坏性成像、理解光合作用等生物过程、制造计算机芯片以及探索行星和恒星中的物质行为。

    IST的博士生、该研究的主要作者Bernardo Malaca说:“灵活性是巨大的,即使每个电子都在进行相对简单的运动,所有电子的总辐射可以模仿比光速更快或振荡的粒子的辐射,即使局部没有单个电子比光速更快或振荡的粒子。”

    准粒子光源与现有的自由电子激光器等光源相比具有明显的优势,自由电子激光器稀少且庞大,对大多数实验室、医院和企业来说是不切实际的。根据该研究提出的理论,准粒子可以产生极其明亮的光线,只需要很小的传播距离,这可能会在全球各地的实验室引发广泛的科技进步。

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    • 编译者:李丹
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    • 来源:物理学家组织网 一个国际科学家团队正在重新思考辐射物理学的基本原理,目的是创造超亮光源。2023年10月19日在《自然光子学》发表的一项新研究中,来自葡萄牙高级技术研究所、罗切斯特大学、加州大学洛杉矶分校和法国应用光学实验室的研究人员提出了使用准粒子创造光源的方法,这种光源与当今最先进的光源一样强大,但体积要小得多。 准粒子是由许多同步运动的电子形成的。它们可以以任何速度传播,甚至比光速还快,并且能够承受强大的力量,就像黑洞附近的力量一样。 激光能量学实验室的高级科学家、机械工程系助理教授、光学研究所副教授约翰·帕拉斯特罗说:“准粒子最吸引人的方面是它们能够以控制单个粒子的物理定律所不允许的方式运动,” Palastro和他的同事通过在欧洲高性能计算联合计划提供的超级计算机上运行先进的计算机模拟,研究了等离子体中准粒子的独特性质。他们看到了基于准粒子的光源的潜在应用,包括用于扫描病毒的非破坏性成像、理解光合作用等生物过程、制造计算机芯片以及探索行星和恒星中的物质行为。 IST的博士生、该研究的主要作者Bernardo Malaca说:“灵活性是巨大的,即使每个电子都在进行相对简单的运动,所有电子的总辐射可以模仿比光速更快或振荡的粒子的辐射,即使局部没有单个电子比光速更快或振荡的粒子。” 准粒子光源与现有的自由电子激光器等光源相比具有明显的优势,自由电子激光器稀少且庞大,对大多数实验室、医院和企业来说是不切实际的。根据该研究提出的理论,准粒子可以产生极其明亮的光线,只需要很小的传播距离,这可能会在全球各地的实验室引发广泛的科技进步。 相关链接:https://phys.org/news/2023-10-scientists-super-bright-sources-powered-quasiparticles.html
  • 《探索 | 科学家发现激光可以投射阴影》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:胡思思
    • 发布时间:2024-11-15
    • 实验中,高功率绿色激光穿过红宝石立方体,并从侧面用蓝色激光照射。绿色激光增加了蓝色照明激光束的光吸收,在照明光中形成匹配区域,并形成一个较暗的区域,看起来像绿色激光束的阴影 光本身能投射阴影吗?这听起来像是一个哲学谜题,但研究人员发现,在某些条件下,激光束可以像不透明物体一样投射阴影。这一发现挑战了人们对阴影的传统理解,并为利用激光束控制另一束激光束的技术开辟了新的可能性。 研究小组负责人、布鲁克海文国家实验室 (Brookhaven National Laboratory) 的拉斐尔·A·阿布拉豪 (Raphael A. Abrahao) 表示: “激光投射阴影以前被认为是不可能的,因为光通常会穿过其他光而不会发生相互作用。我们展示了一种非常违反直觉的光学效应,这让我们重新思考阴影的概念。” 在《Optica》中,研究人员描述了他们如何使用红宝石晶体和特定的激光波长来证明激光束可以阻挡光线,并由于非线性光学过程产生可见阴影。当光以强度依赖的方式与材料相互作用并影响另一个光场时,就会发生这种效应。 “我们对阴影的理解与我们对光和光学的理解是同步发展的,”阿布拉豪说。“这一新发现可能对各种应用有用,例如光开关、光控制另一种光存在的设备,或需要精确控制光传输的技术,如高功率激光器。” 这项新研究是对特殊条件和非线性光学过程中光束如何与另一束光束相互作用的更大探索的一部分。 这个想法源于一次午餐谈话,当时有人指出,一些用 3D 可视化软件制作的实验示意图描绘了激光束的阴影,因为它们将其视为圆柱体,而没有考虑激光束的物理特性。一些科学家想知道:这可以在实验室中完成吗? “午餐时有趣的讨论开始于一场关于激光物理学和材料非线性光学响应的对话,”阿布拉豪说。“从那以后,我们决定进行一项实验来展示激光束的阴影。” 为了实现这一目标,研究人员将高功率的绿色激光照射到由标准红宝石晶体制成的立方体中,并从侧面用蓝色激光照射它。当绿色激光进入红宝石时,它会局部改变材料对蓝色波长的响应。绿色激光就像普通物体一样,而蓝色激光就像照明一样。 研究人员发现,激光束有时可以像固体物体一样投射出肉眼可见的阴影。在图片中,阴影呈现为横穿蓝色背景的水平线 两个光源的相互作用在屏幕上形成了阴影,在绿色激光阻挡蓝光的地方,阴影是可见的暗区。它符合阴影的所有标准,因为它肉眼可见,跟随它照射到的表面轮廓,跟随激光束(充当物体)的位置和形状。 激光阴影效应是红宝石中光学非线性吸收的结果。产生这种效应的原因是绿色激光增加了蓝色照明激光束的光学吸收,从而在照明光中形成了一个光强度较低的匹配区域。结果是较暗的区域看起来像是绿色激光束的阴影。 阴影测量 阿布拉豪说:“这一发现扩展了我们对光与物质相互作用的理解,并为以以前从未考虑过的方式利用光开辟了新的可能性。” 研究人员通过实验测量了阴影对比度对激光束功率的依赖性,发现最大对比度约为 22%,与晴天树影的对比度相似。他们还开发了一个理论模型,并表明它可以准确预测阴影对比度。 研究人员表示,从技术角度来看,他们所展示的效果表明,可以通过应用另一束激光来控制透射激光束的强度。接下来,他们计划研究可以产生类似效果的其他材料和其他激光波长。